A szinterezett neodímium mágnest úgy állítják elő, hogy a nyersanyagokat vákuumban vagy inert atmoszférában indukciós olvasztókemencében megolvasztják, majd a szalagöntőben feldolgozzák és lehűtik Nd-Fe-B ötvözet szalaggá. Az ötvözetcsíkokat több mikron átmérőjű finom porrá porítják. A finom port ezután egy orientációs mágneses térben tömörítik, és sűrű testekké szinterelik. A testeket ezután meghatározott formákra megmunkálják, felületkezelik és mágnesezik.
Mérés
A minősített nyersanyag mérése közvetlenül összefügg a mágnes összetételének pontosságával. A tisztaság vagy a nyersanyag és a kémiai összetétel stabilitása a termékminőség alapja. A szinterezett neodímium mágnes általában olyan ritkaföldfém ötvözetet választ, mint a Praseodímium-Neodímium Pr-Nd kevertfém, a Lanthanum-Cerium La-Ce kevertfém és a Disprosium Iron Dy-Fe ötvözet anyagként költség okokból. A magas olvadáspontú bór, molibdén vagy nióbium elemet vasötvözet útján adják hozzá. A nyersanyag felületén lévő rozsdaréteget, zárványt, oxidot és szennyeződést mikrofúvógéppel kell eltávolítani. Ezenkívül a nyersanyagnak megfelelő méretűnek kell lennie ahhoz, hogy a későbbi olvasztási folyamatban teljesítse a hatékonyságot. A neodímium alacsony gőznyomással és aktív kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, akkor a ritkaföldfémek bizonyos fokú illékonysági és oxidációs veszteséggel rendelkeznek az olvasztási folyamat során, ezért a szinterezett neodímium mágnes mérlegelési folyamata során fontolóra kell venni további ritkaföldfém hozzáadását a mágnes összetételének pontosságának biztosítása érdekében.
Olvadás és szalagöntés
Az olvasztás és a szalagöntés kulcsfontosságú az összetétel, a kristályos állapot és a fáziseloszlás szempontjából, így befolyásolja a későbbi folyamatokat és a mágneses teljesítményt. A nyersanyagokat közepes és alacsony frekvenciájú indukciós olvasztással vákuumban vagy inert atmoszférában olvadt állapotba hevítik. Az öntést akkor lehet feldolgozni, ha az ötvözet olvadéka homogenizálást, kipufogót és salakosodást valósított meg. A jó öntött tuskó mikroszerkezetnek jól megnőtt és finom méretű oszlopos kristályokkal kell rendelkeznie, majd az Nd-dús fázisnak el kell oszlana a szemcsehatár mentén. Ezenkívül az öntött tuskó mikroszerkezetének mentesnek kell lennie a -Fe fázistól. A Re-Fe fázisdiagram azt mutatja, hogy a ritkaföldfém háromkomponensű ötvözetből elkerülhetetlen -Fe fázis keletkezése lassú hűtés során. A -Fe fázis szobahőmérsékletű lágymágneses tulajdonságai súlyosan károsítják a mágnes mágneses teljesítményét, ezért gyors hűtéssel meg kell akadályozni. A kívánt gyors hűtési hatás elérése érdekében a -Fe fázis termelésének gátlására a Showa Denko KK kifejlesztette a Strip Casting technológiát, és hamarosan rutintechnológiává vált az iparágban. Az Nd-dús fázis egyenletes eloszlása és a -Fe fázis gátló hatása hatékonyan csökkentheti a ritkaföldfémek teljes tartalmát, ami kedvező a nagy teljesítményű mágnes gyártásához és a költségcsökkentéshez.
Hidrogén dekrepitáció
A ritkaföldfémek, ötvözetek vagy intermetallikus vegyületek hidrogénezési viselkedése és a hidrid fizikai-kémiai tulajdonságai mindig is fontos kérdések voltak a ritkaföldfémek alkalmazásában. Az Nd-Fe-B ötvözetből készült öntvény szintén nagyon erős hidrogénező hajlamot mutat. A hidrogénatomok belépnek az intermetálvegyület főfázisa és az Nd-ben gazdag szemcsehatár fázis közötti intersticiális helyre, és intersticiális vegyületet képeznek. Ezután az atomok közötti távolság nőtt, és a rács térfogata nőtt. A keletkező belső feszültség szemcsehatár-repedést (szemcseközi törés), kristálytörést (transzkristályos törés) vagy képlékeny törést okoz. Ezek a dekrepitáció recsegéssel járnak, ezért hidrogén dekrepitációnak nevezik. A szinterezett neodímium mágnes hidrogén dekrepitációs folyamatát HD eljárásnak is nevezik. A hidrogénes dekrepitációs folyamat során keletkező szemcsehatár-repedés és kristálytörés az Nd-Fe-B rétegport nagyon törékennyé tette, és rendkívül előnyössé tette a későbbi sugárőrlési eljárást. A sugármarási folyamat hatékonyságának növelése mellett a hidrogén dekrepitációs eljárás is előnyös a finom por átlagos porméretének beállításához.
Sugármarás
A sugármarás a legpraktikusabb és leghatékonyabb megoldásnak bizonyult a porgyártásban. Fúvókás marás nagy sebességű inert gázsugarat használva a durva por szuperszonikus sebességre gyorsítására és a por egymásba ütközésére. A porgyártás alapvető célja a megfelelő átlagos szemcseméret és szemcseméret-eloszlás keresése. A fenti jellemzők különbsége a makroszkopikus méretekben eltérő jellemzőket mutat, amelyek közvetlenül befolyásolják a portöltést, az orientációt, a tömörítést, a formázást és a szinterezési folyamat során keletkező mikroszerkezetet, majd érzékenyen befolyásolják a szinterezett neodímium mágnes mágneses teljesítményét, mechanikai tulajdonságait, termoelektromosságát és kémiai stabilitását. Az ideális mikrostruktúra finom és egyenletes főfázisú szemcse, amelyet sima és vékony kiegészítő fázis vesz körül. Emellett a főfázis szemcse könnyű mágnesezési irányát az orientációs irány mentén kell elhelyezni, amennyire csak lehetséges. Az üregek, nagy szemcsék vagy lágy mágneses fázis jelentősen csökkenti a belső koercitív hatást. A lemágnesezési görbe remanenciája és négyszögletessége egyidejűleg csökken, miközben a szemcse könnyű mágnesezési iránya eltér az orientációs iránytól. Ezáltal az ötvözeteket 3-5 mikron átmérőjű egykristályos részecskévé kell porítani.
Tömörítés
A mágneses tér-orientált tömörítés a mágneses por és a külső mágneses tér közötti kölcsönhatást használja fel, hogy a port a könnyű mágnesezési irány mentén igazítsa, és összhangban legyen a végső mágnesezési iránnyal. A mágneses térorientált tömörítés az anizotróp mágnes gyártásának leggyakoribb módja. Az Nd-Fe-B ötvözetet a korábbi sugárőrlési eljárás során egykristályos részecskévé aprították. Az egykristályos részecske egytengelyű anizotrópia, és mindegyiknek csak egy könnyű mágnesezési iránya van. A mágneses por a formába lazán töltve külső mágneses tér hatására alakul át egyetlen doménná a többdoménesből, majd forgatással vagy mozgatással beállítja a könnyű mágnesezési irányát a c-tengelyhez, hogy összhangban legyen a külső mágneses tér irányával. Az ötvözetpor C-tengelye alapvetően megtartotta elrendezési állapotát a tömörítési folyamat során. A tömörített részeket szétszerelés előtt lemágnesezéssel kell kezelni. A tömörítési folyamat legfontosabb mutatója az orientációs fok. A szinterezett neodímium mágnesek tájolási fokát különböző tényezők határozzák meg, beleértve az orientáció mágneses térerősségét, a részecskeméretet, a látszólagos sűrűséget, a tömörítési módszert, a tömörítési nyomást stb.
Szinterezés
A tömörített rész sűrűsége elérheti az elméleti sűrűség több mint 95%-át a feldolgozott szinterezési folyamat után, nagy vákuumban vagy tiszta inert atmoszférában. Ezért a szinterezett neodímium mágnes üregei zárva vannak, ami biztosítja a mágneses fluxussűrűség és a kémiai stabilitás egyenletességét. Mivel a szinterezett neodímium mágnesek permanens mágneses tulajdonságai szorosan összefüggenek saját mikroszerkezetükkel, a szinterezési folyamat utáni hőkezelés szintén kritikus a mágneses teljesítmény, különösen a belső koercitivitás beállításához. Az Nd-dús szemcsehatár fázis a folyékony fázis, amely képes elősegíteni a szinterezési reakciót és helyreállítani a felületi hibákat a főfázisú szemcsén. A neodímium mágnes szinterezési hőmérséklete általában 1050 és 1180 Celsius fok között van. A túlzott hőmérséklet a szemek növekedéséhez és a belső koercitivitás csökkenéséhez vezet. Az ideális belső koercitivitás, a lemágnesezési görbe négyszögletessége és a magas hőmérsékletű visszafordíthatatlan veszteség elérése érdekében a szinterezett neodímium mágnes általában kétlépcsős temperáló hőkezelést igényel 900 és 500 Celsius fokon.
Megmunkálás
A normál alakú, közepes méretű szinterezett neodímium mágnes mellett a mágneses térorientált tömörítési eljárás technikai korlátai miatt a szinterezett neodímium mágnessel nehéz egyszerre közvetlenül elérni a kívánt alak- és méretpontosságot, így a megmunkálás elkerülhetetlen folyamat a szinterezett neodímium mágnesnél. . A szinterezett neodímium mágnes, mint tipikus cermet anyag, meglehetősen kemény és törékeny, így a hagyományos megmunkálási technológiák közül csak a vágás, fúrás és köszörülés alkalmazható megmunkálási folyamatában. A pengevágáshoz általában gyémánt bevonatú vagy CBN bevonatú pengét használnak. A huzalvágás és a lézervágás kiválóan alkalmas speciális alakú mágnesek megmunkálására, de időközben alacsony gyártási hatékonysággal és magas feldolgozási költséggel vádolják. A szinterezett neodímium mágnes fúrási folyamata elsősorban gyémánt és lézer. A trepanning eljárást akkor kell kiválasztani, ha a gyűrűmágnes belső furata 4 mm-nél nagyobb. A trepanning folyamat melléktermékeként a trepanált mag felhasználható más alkalmas kisebb mágnesek gyártására, így jelentősen javítva az anyagfelhasználási arányt. Köszörűkorong a másolás csiszolásához a köszörülési felület alapján készül.
Felületkezelés
A felületvédő kezelés szükséges eljárás a neodímium mágnesnél, különösen a szinterezett neodímium mágnesnél. A szinterezett neodímium mágnes többfázisú mikrostruktúrával rendelkezik, és Nd-ből áll2Fe14B fő fázis, Nd-dús fázis és B-dús fázis. Az Nd-dús fázis nagyon erős oxidációs hajlamot mutat, és nedves környezetben az elsődleges akkumulátort alkotja a fő fázissal. Kis mennyiségű helyettesítő elem képes növelni a mágnesek kémiai stabilitását, de ennek az ára a mágneses teljesítmény. Ezért a szinterezett neodímium mágnes védelme elsősorban a felületére irányul. A szinterezett neodímium mágnesek felületkezelése nedves és száraz eljárásra osztható. Nedves eljárás utal mágnesek feldolgozott felületvédő kezelés tiszta vízben vagy oldatban. A nedves eljárás magában foglalja a foszfátozást, a galvanizálást, az elektroforézist, a permetezést és a bemerítést. A száraz eljárás a mágnesek felületvédő kezelését jelenti fizikai vagy kémiai eljárással, oldattal való érintkezés nélkül. A száraz eljárás általában fizikai gőzleválasztást (PVD) és kémiai gőzleválasztást (CVD) tartalmaz.
Mágnesezés
Az állandó mágnesek többségét a tervezett felhasználás előtt mágnesezzük. A mágnesezési eljárás az állandó mágnes orientációs iránya mentén történő mágneses mező alkalmazását jelenti, és a megnövelt külső mágneses térerősséggel elért műszaki telítést. Minden típusú állandó mágneses anyagnak külön mágneses térerőre van szüksége ahhoz, hogy teljesítse a mágnesezési irányú műszaki telítettséget. A remanencia és a belső koercitivitás kisebb lesz az esedékes értékeinél, kivéve, ha a külső mágneses térerősség kisebb, mint a technikai telítési mágneses tér. Az állandó mágnes izotróp és anizotróp típusra osztható aszerint, hogy könnyű mágnesezési iránya van-e vagy sem. Nagy belső koercitivitással rendelkező anizotróp mágnesként a szinterezett neodímium mágnest impulzusmágnesezéssel kell mágnesezni. A kondenzátor feltöltődik az egyenirányítás után, majd a kondenzátorban lévő elektromos energia azonnali kisülést kap a mágnesező készülékhez. A mágnesező berendezés impulzus mágneses teret tud generálni a pillanatnyi erős áram alatt. Ezért a tekercsben lévő állandó mágnes mágnesezett lesz. A szinterezett neodímium mágnesen különféle mágnesezési minták érhetők el, mindaddig, amíg nem ütköznek a tájolási irányába.
